Langzeitverhalten von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen 2 (LZPV2) Anhang 2: Normierte Monatsstatistiken

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1 Aktive Sonnenenergienutzung Photovoltaik Bundesamt für Energie BFE Schlussbericht PV Forschung, DIS / 79765, September 2003 Langzeitverhalten von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen 2 (LZPV2) Anhang 2: Normierte Monatsstatistiken ausgearbeitet durch: C. Renken und Dr. H. Häberlin Berner Fachhochschule Hochschule für Technik und Informatik (HTI) Jlcoweg 1, 3400 Burgdorf

2 Forschungsprogramm Photovoltaik Langzeitverhalten von netzgekoppelten Photovoltaikanlagen 2 Anhang 2: Normierte Monatsstatistiken der Anlagen mit Feinmessung Verfasst von: C. Renken und Dr. H. Häberlin Berner Fachhochschule Hochschule für Technik und Informatik (HTI) Burgdorf Labor für Photovoltaik Jlcoweg Burgdorf Ausgearbeitet im Auftrag folgender Institutionen und Firmen: Bundesamt für Energie (BFE) Gesellschaft Mont Soleil (GMS) Localnet AG, Burgdorf Elektra Baselland Liestal (EBL) September 2003 BFE-Projekt Nr

3 Inhaltsverzeichnis Seite Definition und Bedeutung der normierten Erträge und Verluste...1 zu 6.1 Jungfraujoch Normierte Monatsstatistiken von Juli 1999 bis August 2003 zu 6.2 Birg, Mürren Normierte Monatsstatistiken von Juli 1999 bis August 2003 zu 6.3 Mont Soleil Normierte Monatsstatistiken von Juni 2001 bis August 2003 zu 6.4 Newtech Normierte Monatsstatistiken von Dezember 2001 bis August 2003 Newtech Normierte Monatsstatistiken von Dezember 2001 bis August 2003 Newtech Normierte Monatsstatistiken von Dezember 2001 bis August 2003 zu 6.5 Elektra Baselland (EBL), Liestal Normierte Monatsstatistiken von Juli 1999 bis August 2003 zu 6.6 Gfeller, Burgdorf Normierte Monatsstatistiken von Juli 1999 bis August 2003 zu 6.7 Schlossmatt 8, Burgdorf Normierte Monatsstatistiken von November 2002 bis August 2003 zu 6.8 Localnet AG Gsteighof, Burgdorf Normierte Monatsstatistiken von Juli 1999 bis August 2003

4 Definition und Bedeutung der normierten Erträge und Verluste Symbol Bezeichnung Bedeutung / Erklärung / Ursache Einheit Y r Strahlungsertrag, Referenzertrag (Reference Yield) Y r = H I / G 0. Y r entspricht der Zeit, während der die Sonne mit G 0 = 1kW/m² scheinen müsste, um die Energie H I auf den Solargenerator einzustrahlen. kwh/m 2 d * 1kW/m 2 [h/d] L c Generatorverluste Feldverluste (Capture Losses) Temperaturbedingte Verluste L CT : Verluste, weil Zellentemperatur meist > 25 o C. Übrige, nicht temperaturbedingte Verluste L CM : - Verdrahtung, Strangdioden, kleine Einstrahlung. - Teilabschattung, Verschmutzung, Schneebedeckung, Strahlungsinhomogenitäten, Mismatch. - Maximum-Power-Tracking-Fehler, Nichtabnahme der verfügbaren Generatorleistung wegen Wechselrichterausfällen oder bei vollem Akku (bei Inselanlagen). - Fehler bei Strahlungsmessung. - Bei Pyranometer-Strahlungsmessung: Spektrale Verluste, Glasreflexionsverluste. kwh d * kwp [h/d] Y a Generator-Ertrag (Array Yield) Y a = E A / P 0. Y a entspricht der Zeit, während der die Anlage mit Solargenerator-Nennleistung P 0 arbeiten müsste, um die Generator-DC-Energie E A zu erzeugen kwh d * kwp [h/d] L s Systemverluste (System Losses) Wechselrichter-Umwandlungsverluste DC-AC, Speicherverluste des Akkus bei Inselanlagen. kwh d * kwp [h/d] Y f Endertrag (Final Yield) Y f = E nutz / P 0. Y f entspricht der Zeit, während der die Anlage mit Generator-Nennleistung P 0 arbeiten müsste, um die gleiche Nutzenergie E nutz zu produzieren. Bei Netzverbundanlagen ist E nutz = E ac. kwh d * kwp [h/d] PR Performanz, Nutzungsziffer, (Performance Ratio) PR = Y f / Y r. PR ist das Verhältnis zwischen der effektiv genutzten Energie E nutz zur Energie, die eine verlustlose, ideale PV-Anlage mit Solargeneratortemperatur 25 o C bei gleicher Einstrahlung produziert. [1] k T k G Temperatur- Korrekturfaktor Generator- Korrekturfaktor k T = Y T / Y r [%] k G = Y a / Y T [%] n I Wechselrichter- Nutzungsgrad n I = Y f / Y a [%] Y r L C Y a L S Y f Y r L CT Y T L CM Y a L S Y f 1

5 zu 6.1 Jungfraujoch Ort: Hochalpine Forschungsstation, 3801 Jungfraujoch; 3454 m.ü.m. Inbetriebnahme: Solargenerator: Module: Siemens M75 (24 Stück) Feldleistung: 1152 Wp (nom.) / 1130Wp (eff.) Neigung: 90 (Fassade) Bruttofläche: 9,65 m 2 Ausrichtung: 12 / 27 West Wechselrichter: ASP TopClass 1800 vom bis ASP TopClass 2500/4 Grid III seit Messgrössen: Sonneneinstrahlung in beide Modulebenen (2 Pyranometer und 2 Referenzzellen) Umgebungstemperatur und Modultemperatur Gleichströme (Ströme der beiden Arrays werden separat gemessen) Gleichspannung Eingespeiste Wechselstrom-Wirkleistung Netzspannung Besondere Betriebsereignisse: Teilverschattung des Ost-Solargenerators durch Baugerüst Teilverschattung des West-Solargenerators durch Baugerüst Betriebsunterbruch auf Grund von Fassadenarbeiten Teilverschattung des Ost-Solargenerartors durch Baugerüst Austausch von 2 defekten Modulen 2

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31 zu 6.2 Birg, Mürren Ort: Mittelstation Birg der Schilthornbahn, 3825 Mürren; 2677 m.ü.m. Inbetriebnahme: Solargenerator: Module: Siemens M55 (78 Stück) Feldleistung: 4134 Wp (nominell) Neigung: 90 (Fassade) Bruttofläche: 33,3 m 2 Ausrichtung: 5 West Wechselrichter: Solcon 3400HE vom bis ASP TopClass 4000/6 Grid III seit Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Pyranometer Umgebungstemperatur und Modultemperatur Gleichstrom und Gleichspannung Eingespeiste Wechselstrom-Wirkleistung Netzspannung Besondere Betriebsereignisse: Netzunterbruch durch Sturm Lothar Netzabschaltung wegen Bauarbeiten Wechselrichterdefekt, Gerät funktionierte nur noch im Teillastbereich Demontage des defekten Geräts Inbetriebnahme eines neuen Wechselrichters 28

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57 zu 6.3 Mont Soleil Ort: Mont Soleil, 2610 Mont Soleil; 1270 m.ü.m. Inbetriebnahme: Solargenerator: Inbetriebnahme der Messtechnik der HTA Burgdorf Module: Siemens M55 (10464 Stück) Feldleistung: 554,592 kwp (nom.) Neigung: 50 Bruttofläche: 4464,88 m 2 Ausrichtung: 20 / 35 Ost Wechselrichter: ABB 500kW Ausgangsleistung Einspeisung 16kV-Mittelspannungsebene Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Pyranometer CM21 (beheizt) Sonneneinstrahlung in Horizontalebene mit Pyranometer CM11 (beheizt) Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Referenzzelle M1R Solarzellentemperatur des Referenzmoduls M1R Umgebungstemperatur PT100 Gleichspannung Gleichstrom (gesamt) Eigenverbrauch des Wechselrichters ins Netz eingespeiste Wirkleistung Netzspannung 54

58 Besondere Betriebsereignisse: Störung des Anlagenbetriebs durch Dritte Ausfall von einem Teilfeld des Solargenerators Wechselrichter startete nicht automatisch und Ausfall von einem Teilfeld des Solargenerators Wechselrichter startete nicht automatisch Netzunterbruch Ausfall von einem Teilfeld des Solargenerators Betriebsunterbruch der Anlage, manueller Neustart Betriebsunterbruch der Anlage, manueller Neustart Wechselrichter startete nicht automatisch und Ausfall von einem Teilfeld des Solargenerators Betriebsunterbruch der Anlage, manueller Neustart Wechselrichter startete nicht automatisch Betriebsunterbruch der Anlage (Gewitter!), manueller Neustart Betriebsunterbruch der Anlage (Gewitter!), manueller Neustart Ausfall von einem Teilfeld des Solargenerators Wechselrichter startete nicht automatisch Wechselrichter startete nicht automatisch Ausfall von einem Teilfeld des Solargenerators Netzunterbruch Kurzzeitige Ausserbetriebnahme der Anlage Ausfall von mehreren Teilfeldern des Solargenerators Betriebsunterbruch der Anlage (Gewitter!), manueller Neustart Betriebsunterbruch der Anlage, manueller Neustart Kurzzeitige Ausserbetriebnahme der Anlage Kurzzeitige Ausserbetriebnahme der Anlage 55

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73 zu 6.4 Newtech - Dünnschichtzellenanlage Ort: Firma Disetronic AG, 3400 Burgdorf; 550m.ü.M. Inbetriebnahme: Solargenerator: 2844 Wp (nom.) Neigung: 30 Ausrichtung: 0 Süd Die PV-Anlage besteht aus 3 Teilanlagen : Anlage Newtech 1: Kupfer-Indium-Diselenid-Zellen (CuInSe 2 - oder CIS-Zellen) 24 gerahmte Module Siemens ST 40 (40 Wp), 3 Stränge zu 8 Modulen in Serie, STC-Nennleistung P STC-Nenn = 960 Wp, TK 0,33%/K. Gemessen: P STC 1010 Wp. Modulfläche: 10,21m 2 Anlage Newtech 2: Tandemzellen aus amorphem Si 20 gerahmte Module Solarex MST 43-LV (43 Wp), 2 Stränge zu 10 Modulen in Serie, STC-Nennleistung P STC-Nenn = 860 Wp, TK 0,22%/K. Gemessen: P STC 810 Wp. Modulfläche: 16,37m 2 Anlage Newtech 3: Tripelzellen aus amorphem Si 16 gerahmte Module Uni-Solar US-64 (64 Wp), 2 Stränge zu 8 Modulen in Serie, STC-Nennleistung P STC-Nenn = 1024 Wp, TK 0,21%/K. Gemessen: P STC 1000 Wp. Modulfläche: 16,20m 2 Wechselrichter: Jede der 3 Teilanlagen speist ihre Energie über einen eigenen ASP Top Class Spark Wechselrichter (mit Trafo) ins Netz ein. Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Pyranometer CM11 (beheizt) Solarzellentemperatur der 3 Solargeneratoren mit PT100-Anlegefühler Umgebungstemperatur mit PT100 Netzspannung am Einspeisepunkt einer Phase Von allen 3 Teilanlagen: Gleichstrom und Gleichspannung, daraus berechnet Gleichstromleistung ins Netz eingespeiste Wirkleistung Newtech 3 Newtech 1 Newtech 2 70

74 Besondere Betriebsereignisse: Kurzzeitige Ausserbetriebnahme der Anlagen wegen Arbeiten an der Messtechnik I-U-Kennlinienmessungen an den Solargeneratoren I-U-Kennlinienmessungen an den Solargeneratoren kurzzeitige Netzabschaltung I-U-Kennlinienmessungen an den Solargeneratoren kurzzeitige Netzabschaltung fast den ganzen Tag Netzabschaltung I-U-Kennlinienmessungen an den Solargeneratoren 71

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108 zu 6.5 Elektra Baselland (EBL), Liestal Ort: Mühlemattstrasse 6, Magazingebäude, 4410 Liestal; 327 m.ü.m. Inbetriebnahme: Solargenerator: Vom bis Inbetriebnahme der Messtechnik der HTA Burgdorf Module: Kyocera LA361H51 (364 Stück) Feldleistung: Wp (nom.) / Wp (eff.) Neigung: 30 (Flachdach) Bruttofläche: 159,1 m 2 Ausrichtung: 0 Süd Seit Module: Kyocera LA361H51 (363 Stück) Feldleistung: Wp (nom.) Neigung: 30 (Flachdach) Bruttofläche: 158,7 m 2 Ausrichtung: 0 Süd Wechselrichter: Sputnik SolarMax20 Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Pyranometer und Referenzzelle Sonneneinstrahlung in Horizontalebene mit Pyranometer Umgebungstemperatur und Modultemperatur Gleichstrom und Gleichspannung Eingespeiste Wechselstrom-Wirkleistung (3-phasig) Netzspannung auf Phase 1 105

109 Besondere Betriebsereignisse: Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Temporäre Verschattungen durch Baukran Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Ausserbetriebnahme und temporäre Demontage der PV-Anlage Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Selbstauslösung des AC-Hauptschalters kurzzeitige Netzabschaltung Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Selbstauslösung des AC-Hauptschalters kurzzeitige Netzabschaltung Selbstauslösung des AC-Hauptschalters Austausch des defekten AC-Hauptschalters kurzzeitige Netzabschaltung kurzzeitige Wechselrichterabschaltung Wechselrichterdefekt 106

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135 zu 6.6 Gfeller, Burgdorf Ort: Finkfeld 6, 3400 Burgdorf; 540 m.ü.m. Inbetriebnahme: Solargenerator: Module: Siemens M55 (60 Stück) Feldleistung: 3180 Wp (nominell) Neigung: 28 (Schrägdach) Bruttofläche: 25,6 m 2 Ausrichtung: 10 Ost Wechselrichter: ASP TopClass 3000 vom bis ASP TopClass Grid III 4000/6 seit Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Pyranometer Umgebungstemperatur und Modultemperatur Gleichstrom und Gleichspannung Eingespeiste Wechselstrom-Wirkleistung Besondere Betriebsereignisse: - keine - 132

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161 zu 6.7 Schlossmatt 8, Burgdorf Ort: Schlossmattschulhaus, Grunerstrasse 7, 3400 Burgdorf; 540 m.ü.m. Inbetriebnahme: Inbetriebnahme der überarbeiteten Messtechnik der HTA Burgdorf Solargenerator: Module: Siemens M55 (60 Stück) Feldleistung: 3180 Wp (nominell) Neigung: 30 (Schrägdachaufständerung) Bruttofläche: 25,6 m 2 Ausrichtung: 7 Ost Wechselrichter: Sputnik SolarMaxS Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Pyranometer und Referenzzelle Umgebungstemperatur und Modultemperatur Gleichstrom und Gleichspannung Eingespeiste Wechselstrom-Wirkleistung Netzspannung Besondere Betriebsereignisse: - keine - 158

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167 zu 6.8 Localnet AG (ehemals IBB) Gsteighof, Burgdorf Ort: Pestalozzistrasse 73, Schulgebäude, 3400 Burgdorf; 540 m.ü.m. Inbetriebnahme: Solargenerator: Module: Solarex MSX120 (136 Stück) Feldleistung: kwp (nom.) / kwp (eff.) Neigung: 30 (Flachdach) Bruttofläche: 151,1 m 2 Ausrichtung: 20 Ost Wechselrichter: Sputnik SolarMax15 Messgrössen: Sonneneinstrahlung in Modulebene mit Referenzzelle Sonneneinstrahlung in Horizontalebene mit Silizium-Pyranometer Umgebungstemperatur und Modultemperatur DC- und AC-Leistung Besondere Betriebsereignisse: Ausfall der Messtechnik 164

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